摘要：近年来，DEH系统以其精度、可靠性、自动化程度高表现出了较为广泛的应用性，但是该系统并没有彻底完善，在实际系统运行中，一旦发生故障很难排除，其次该系统无法实现对故障关键部位进行准确的诊断，再者系统在运行过程当中所产生的化学物质对管道和元件的腐蚀易造成系统卡涩等现象。
关键词：电厂DEH系统；构成；常见故障
前言：
本文主要针对DEH系统常见故障进行分析通过深入分析产生故障的原因，提出处理方法，制定了优化措施及解决方案，对同类机组检修及运行人员判断处理故障和监督维护稳定运行提供借鉴。
一、DEH系统的构成
电厂汽机的DEH系统的构成主要包括控制柜、操作员站、交换机、电液转换器、传感器、伺候放大器、油动机等。
1.1 控制柜
DEH系统的控制柜主要指的是通过利用控制器和IO通信线路的连接，形成控制系统的底层网络构架，并对相关的被控制参数进行采集、输入、分析、输出等操作，从而实现I/O模块的接线端子布置和安装布置，进而完成DEH系统中控制算法的操作和运算。
1.2 操作员站
DEH系统中的操作员站主要指的是能够使运行人员通过相应的操作顺利完成人际接口功能的系统操作站。它可以是单纯的系统操作员站，也可以兼负工程师站的相关工作，并由DEH系统的软件维护人员和工程师对其进行组态，从而改变站内的相关配置和算法操作。
1.3 电液转换器
DEH系统中一项十分重要的环节就是电液转换器的安装和使用。它是将系统中收集到的电信号通过转换器转换成所需要的液压信号，并利用直流力矩马达伺服阀（DDV阀）稳定和顺畅信号的转换过程。
1.4 伺服放大器
伺服放大器实际上是DEH系统中控制柜的一部分，其主要功能是对油动机、DDV阀、LVDT实行一个共同的液压伺服控制机构，进而实现对汽轮机组的执行控制。
1.5油系统
油系统对于整个程序的运行有着至关重要的作用，其中的高压油系统为汽轮机的运行提供必要的动力，通过操作盘或者控制器对高压油系统进行控制，从而掌握动力的平衡。润滑油系统主要是为程序的正常运行提供润滑作用，保证汽轮机能够安全稳定的运行。它主要是通过弹簧、凸轮、机械杠杆等同汽轮机进行连接，从而实现对抽汽和蒸汽等的流量控制。它是液压控制机构的最终环节，以对控制汽轮机组的汽压、功率、转速等为最终的控制目标。
1.6 交换机
DEH系统中的交换机即HUB，它又被称为网络交换机或者网络集线器，是DEH系统实现网络通讯的物理性接口。
1.7 传感器
DEH系统中的传感器主要指的是差动变压器式的位移传感器，简称LVDT。它利用伺服放大器对系统收集到的信号进行反馈和调整，从而实现对DEH油动机的快速稳定控制。
二、实例分析
2.1 故障发生现象
某电厂3号机组曾出现2号调门关闭，负荷从197.8MW下滑至157.5 MW的现象。原因是2号调门的LVDT1故障。其开度信号虽然被高选选中，但未真实反映2号调门开度，DEH通过伺服卡硬件判断，将2号调门关闭。
2.2 故障出现原因及相应的解决方法
① DEH控制系统的阀门执行机构是阀门位置伺服控制回路组成的闭环控制装置，跟随阀门移动的阀门位移传感器（LVDT）将阀门的位置信号转换成电气信号，作为伺服控制回路的负反馈。计算机输的阀门位置指令信号与阀门位置反馈信号相等时，阀门被控制在某一位置。解决方法采用LVDT智能高选阀位反馈方式。LVDT信号偏差大报警、自动判别并切除故障信号、信号超出正常范围时则输出为低限值等逻辑判断能力，使两只LVDT实现真正的双冗余，将系统故障率降到最低。
② 参数设置不当
在输入指令不变的情况下，调门反馈信号发生周期性的连续变化。2只LVDT在伺服卡内部高选，如果2只LVDT频差过小，导致高选在2只LVDT之间来回切换造成振荡，这种振荡通过将频差调大即可避免。
③ 机械原因造成故障
连接LVDT铁芯与线圈内壁产生径向摩擦，将铁芯或线圈磨坏，导致调门波动。安装时尽量保证铁芯与连接板孔垂直，将铁芯提起对准线圈孔洞与连接板孔让铁芯自由落体直至顺利通过。
④ 接线问题
2只LVDT导线用同1根电缆线造成信号干扰；LVDT导线与金属接触，极易造成导线磨损接地，致使位置反馈跳变，造成调节门摆动。正确的方法应当是每个LVDT单独采用1根屏蔽电缆。
⑤ 原设计的LVDT的细长芯杆一端直接与油动机活塞杆固定联接，另一自由端在线圈中产生位移，振动容易引起传感器动静部分磨损和芯杆断裂。现将位移传感器的细长芯杆直接与阀门联接改为长粗杆过渡联接的方式，粗杆下部分与油动活塞固定相连，中间采用活动关节与上部分粗杆相连，位移传感器的芯杆一端再固定在粗杆上部，另一端为自由端，改进后传感器芯杆的固定端由原来的刚性连接变成了柔性连接，可靠性提高。
⑥就地接线端子更换，因为位移传感器长期工作在温度高、振动大的环境，极易造成端子接触不良，引起信号和板件报故障。将端子更换为质量上乘产品后，避免了接触不良引起的故障。
三、DEH系统常见故障以及解决措施
在DEH系统中，电子控制装置发生故障的几率比较小，因为其使用的元器件具有比较高的可靠性，计算机的应用也会比较稳定，所以由硬件导致的故障可能性比较低，主要是发生在软件部分的系统故障比较常见，表现在主机的通讯故障或者是卡件的基础不良造成的。在这些部分中发生故障后，可以比较容易的作出诊断，从而快速的排除。此外，发生故障较多的部位为执行机构和EH油系统，因为二者的运行可靠性比较低，并且运行的环境比较恶劣，对于系统的稳定运行存在极大的影响。所以说在DEH系统出现故障时，首先应该对执行机构和EH油系统进行故障诊断，此处是发生故障几率比较大的地方。
3.1 LVDT反馈线圈故障
LVDT常见故障主要包括反馈线圈品质不好、线性度差、耐高温差、零漂度大等等。
解决措施：在线更换故障LVDT时，必须确定第二根LVDT正常，能够保证机组安全运行，更换过程中不能造成机组负荷大幅度波动。在工程师站把DEH控制驱动卡模块转换为手动模式，将驱动卡模块输出指令手动缓慢关闭，并就地关闭该控制阀门的DEH油高压入口门。强制设定该调门输出指令为0，使阀门全关。检查LVDT及控制驱动卡工作正常，该调门指令反馈正常后投入自动，逐渐将该调门开至其原来位置。
3.2 电液伺服阀故障
DEH系统普遍采用磷酸酯抗燃油，在使用过程中极易劣化，主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高。DEH系统用抗燃油一般要求达到MOOG2级，酸值KOH应小于0.2%。抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀卡涩，同时还会使阀芯磨损、泄漏增加。
解决措施：定期更换油路滤芯，清理变质油，同时要定期更换液压油，加强液压油的管理，必要时更换清洗伺服阀，定期检查或更换电气信号端口，紧固接线端子以防止其松动，还应检查连线以防止其接触不良。
3.3 EH油压故障
3.3.1 EH油压波动
机组正常运行时，EH油压波动范围大于1.0MPa，则EH油压波动。主要由EH油泵调节装置动作不灵活造成。
解决措施：
（1）当调节阀阀芯出现卡涩或摩擦大时，解体调节阀，清洗相关零件，基本可消除故障。
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（2）当推动活塞发生卡涩或摩擦大时，清洗推动机构零件，并查推动活塞的表面质量。
3.3.2 EH油压下降
排除系统外漏，对照记录查油箱油位有无下降。油位下降应查蓄能器氮压是否充足、皮囊有无破裂、充气嘴有无泄漏。
解决措施：油位不变要从系统内部查漏：查EH 油泵调节装置有无问题，溢流阀、伺服阀是否内漏。对照各种因素逐项检查修理，必要时更换皮囊、伺服阀等。
3.3.3 OPC、AST油压未建立
OPC、AST油压未建立的原因：OPC、AST电磁阀卡；电磁阀线圈烧坏或短路；控制油节流孔堵塞；产生ASP油的两只节流孔直通；OPC油节流孔堵塞；主汽阀进油节流孔堵塞或卸荷阀内节流孔堵塞；隔膜阀卡死或膜片破裂、低压安全油未建立；油管接头泄漏。对照原因逐项排除。
3.3.4 ASP油压报警
ASP油压通常在7MPa左右。当AST到ASP节流孔堵塞，ASP油压低报警；ASP到回油节流孔堵塞，ASP油压高报警。
解决措施：可通过清洗节流孔消除。AST电磁阀故障，可通过更换电磁阀位置判断确定故障电磁阀，检修或更换。ASP控制油节流孔堵塞，可通过清洗节流孔消除。
3.4 调节阀晃动、振荡原因分析
在输出指令不变的情况下，油动机反馈信号发生周期性的连续变化，称之为调节阀油动机晃动，在汽轮机运行的情况下，最常见最复杂的故障就是调节阀油动机晃动故障。油动机晃动的幅值有大有小，频率有快有慢。产生油动机摆动的原因主要有以下几个方面：
①热工信号问题。当两只位移传感器发生干涉、驱动卡输出信号含有交流分量或伺服阀信号电缆有某点接地时均可能发生油动机摆动现象。
②伺服阀故障
1）卡：喷嘴或阀芯被油中杂质堵死，更换伺服阀。
2）堵：内部滤芯堵塞，油动机动作相对指令滞后。更换伺服阀，送制造厂家清洗。
3）漏：阀芯、阀套之间内泄，伺服阀的压力特性明显下降，严重时使闭环系统产生低频振幅。更换伺服阀并及时滤油。
③阀门突跳引起的输出指令变化
当某一阀门工作在一个特定的工作点时，由于蒸汽力的作用，使主阀由门杆的下死点突然跳到门杆的上死点，造成流量增大，根据功率反馈，DEH发出指令关小该阀门。在阀门关小的过程中，同样在蒸汽力的作用下，主阀从门杆的上死点突然跳到门杆的下死点，造成流量减小，DEH又发出开大该阀门指令，从而导致晃动。
解决措施：当振动发生时，通过强制信号将该阀门缓慢全关，关闭进油门，拔下伺服阀插头，测量振动。如果振动明显减小，即伺服阀或控制信号问题；如果振动依旧，即机组振动。对前一种情况，打开进油门，使用伺服阀测试仪通过外加信号的方法将阀门开启至原位，如果没有振动，即控制信号问题；如果振动加大，即伺服阀故障，更换伺服阀。
对于调门晃动，可以更换故障的LVDT。若两路都故障，必须在线更换。更换时，退出协调运行，投入功率回路，视情况切为单阀运行，将对应的调门强制关严。插好或拧紧指令线的接线螺丝。根据试验结果重新设定阀门管理曲线。调整两路LVDT的频率，使其偏差超过50HZ。调整VCC卡内部的增益电位器。
3.5 EH油温升高
冷却系统正常运行，EH油温如持续在50℃以上，则油温过高。排除环境因素外，主要是系统内泄造成的，EH油泵电流增大。
3.5.1 溢流阀泄漏
系统溢流阀动作压力高于EH油泵出口压力2.5～3.0MPa，若二者差值过小或溢流阀故障，溢流阀回油管发热。
3.5.2 蓄能器短路
蓄能器回油阀不严，高压油直接泄到回油管，阀门不严的蓄能器回油管发热。
3.5.3 伺服阀泄漏
当伺服阀内泄大时，该油动机的回油管温度升高。
3.5.4 卸荷阀卡涩或安全油压过低
当油动机卸荷阀内泄时，该油动机回油管温度升高。当安全系统发生泄漏时，安全油压降低，使一个或数个卸荷阀关不严，造成油动机内泄。
3.6 EH油酸值升高
EH油新油酸度指标为0.03mgKOH/g，当酸度指标超过0.1 mgKOH/g时，则EH油酸度高。主要由局部过热和含水量过高造成。应注意：
①当EH油酸度R0.08 mgKOH/g，应投入再生装置，降低酸度。当EH油酸度R0.3 mgKOH/g时，使用再生装置则很难使酸度下降。
②增加EH油流动，避免死油腔。
③EH系统元件应远离高温区域，对现有的高温区域油管采取隔热措施。
④增加通风，降低环境温度。
四、DEH系统故障诊断技术及应用
4.1 DEH建模与仿真
DEH建模与仿真是研究汽轮机控制品质、部件故障对系统的影响、故障诊断和技术培训等的有效技术手段。面向物理对象的建模是一种以物理对象为中心的建模方法，所谓物理对象即实际系统的组成部件。DEH系统高压汽门执行机构，建模时将实际系统按功能组成部件划分为电液伺服阀、油动机、伺服放大器、快速卸载阀、线性位移差动变送器等一组相互独立的物理对象，对于每个物理对象分别进行建模，描述各物理对象模型的方程式应该以一种中性的形式表达。用户在使用时，直接将各虚拟物理对象按照实际系统流程那样连接起来，就可以建立起需要的系统仿真模型。
4.2 基于参数估计的解析模型故障诊断
基于参数估计的解析模型故障诊断方法其基本思想是把理论建模和参数辨识结合起来，当故障由参数的显著变化来描述时，可以利用已有的参数估计方法来检测故障信息，根据参数估计值与正常值之间的偏差情况来判定系统的故障。首先是建立研究对象的模型。然后借助模块化建模的思想，对DEH系统的主要故障发生部件--电液转换器和柱塞泵进行建模，在详细分析电液转换器和柱塞泵的原理、功能、结构的基础上，建立其数学模型，然后利用仿真工具Simulink在计算机中实现仿真。
4.3 FMEA和FTA的故障诊断技术
FMEA在实质上是一种设计方法，对于系统中出现的复杂的故障能够进行可靠性的分析，然后对于系统运行中比较薄弱的环节进行分析，从而设计出有效的预防措施，对于现有的落后模式进行改进，为系统的稳定运行提供基础的条件。FAT应用的时间比较早，它是一种对于复杂的系统进行可靠性与安全性的评价，从而分析出故障的原因，也称为故障树。
FMEA在实际应用中，运行比较简便，分析的结果具有一定的条理性，但是却比较繁琐，也比较容易出现疏漏。因为在对后果进行分类的过程中，主观因素占据了很大的成分，所以后果的可靠性受到很大的影响。利用FTA进行故障分析，能够从众多的故障中进行重要性的排序，保证了诊断的精度。在实际的应用中，二者各有优点和缺点，所以说在目前的企业中，都是将二者综合使用，补长取短，发挥各自的优势。
结束语：
DEH系统常见故障非常复杂，出现故障时将危及汽轮机的安全运行。因此相关人员在故障的解决过程当中需要从多角度进行分析，对DEH系统的常见故障进行合理分析并提出科学的处理方法，不断的消除系统中大大小小的故障，这样才能良好的维护电厂的安全可靠性。
参考文献：
[1]赵新.汽轮机调节系统的故障诊断与排除[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（10）.
[2]刘婧艳.基于DCS汽轮机DEH控制系统的优化研究分析[J].价值工程，2012（28）.
论文作者:徐宝禄
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/31
标签：系统论文; 故障论文; 信号论文; 调门论文; 阀门论文; 油压论文; 动机论文; 《电力设备》2017年第9期论文;